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【摘要】结合当今社会节能减排的号召，根据特定环境限制用电功率的情况，介绍了一种新型的功率限制型限电器电路的原理，通过对电路中部分元件参数的调整，可以实现限制功率的设定、报警时间的长短等调节。
【关键词】限电器；负载功率限制；声光报警
随着国民经济的飞速发展，电力需求日益紧张。在某些场所，如学校宿舍、酒店旅馆等场所要求对单个房间的用电功率进行限制，一旦用户超出限定的负载功率，能有效地对其提出警告或进入限电状态，限电器这类产品便应运而生，得到广泛应用而达到限电节电的目的。
本文介绍的限电器电路设计新颖，控制精度高，限电动作迅速可靠，可保护供电线路以免过热引发火灾事故。当限电器进入限电状态时，用户只要关断所有电器负载，限电器就自动恢复用户供电。该限电器造价低，安装使用方便，节电效果明显。
一 限电器功能简述
根据用户要求，出厂前可以设置被限功率的大小，从几百瓦到几千瓦不等。
具有声光报警功能，用户负载短时超出设计使用功率且超出不大时，限电器指示灯发光，或蜂鸣器发声，提醒用户注意减小负载。若用户在短时内没有减小负载，延迟一段时间后限电器开始进入限电状态；当用户负载超出设计使用功率巨大时，限电器能迅速进入限电状态。
自动复位功能，当用户由于使用用电器具不当而使限电器工作于限电状态时，只要把所有用电器具关闭或移除，限电器会自动复位，恢复向用户供电。
二 限电器工作原理
限电器主要由负载功率检测电路，超负荷报警提示延时工作电路及控制执行电路等组成。原理如图所示，只要把图中限电器的X1、X2串接到用户负载线路中即可。
检测电路工作原理是在用户电路中串入了变压器的绕组L1用于检测负载电流的变化，当L1导线较粗，且匝数相对较少时，相当于接入了一个很小的电感。变压器工作在电流互感器状态，L2和L3为电流互感器的负载线圈。当用电负载增大时，通过线圈L1的电流就会增大，从而引起L3的电压升高，变压器L3的两端为控制电路的供电电压端，同时又是控制电路工作的采样端。通常用户在规定的负载容量内用电，变压器的绕组L1电流小，L3的电压低，限电器中的继电器不工作，继电器触点J1-1端为常闭状态，用户用电不受影响。
2.控制执行电路
控制执行电路主要由变压器、电位器W1及继电器等组成。限电器中变压器的L3两端通过D1~D4组成桥式整流电路，经电容C1滤波后，作为限电器的工作和采样电源。电阻R1和6V稳压管D5组成并联稳压电路，为反相器CD40106提供工作电源Vcc。当用户负载工作在设计功率的最大额定值时，设计变压器参数使限电器的工作和采样电源电压约为12V。
用户用电负载较小时，流过变压器线圈L1的电流小（因变压器线圈L1是和用电负载串联，此时的变压器工作在电流互感器状态），则线圈L3两端的电压就低，限电器的工作和采样电源电压低，不能击穿稳压管D10，则A点电压低，二极管D9导通，B点被钳位在低电平，此时三极管T2的基极因无正向工作电压不导通，继电器常闭触点J1-1仍为闭合状态。限制负载功率的大小是通过设计变压器参数和调整电位器W1数置实现的，电路中电位器W1、R2、R3组成限制功率大小的微调电路。若用户用电负载增大，但仍工作在最大设计功率的额定值以内时，稳压管D10导通，A点电压升高，二极管D9由导通变为截止，钳位电压解除。通过调整W1使得限电器在额定最大负载功率时C点电压在1/2VCC左右，电路处于临界状态，继电器不吸合，此时限电器不工作。用户用电不受影响。
3.超负荷报警提示延时工作电路
电路中R6、C4组成RC延时工作电路，三极管T1、发光二极管D7、蜂鸣器FM 组成声光报警电路。
若负载功率在短时间内高于额定值且高出不多时，C点电压升高，三极管T1导通，电路发出声光报警，提醒用户应尽快减小负载功率。由于电路中有R6、C4组成的RC延时工作电路，B点电压不能迅速升高，三极管T2不导通，继电器暂不吸合，用户照常不断电。通过改变R6、C4的数值可改变延时工作时间。若超过了RC的延时时间用户仍不减小负载，随着电容器C4上的电压升高，使得B点电压升高，三极管T2基极电位升高而导通，继电器吸合，继电器的J1-2闭合，220V的供电电源通过负载全部降到了变压器L1、L2上，由于负载电路中串入的初级L1、L2线圈匝数很多阻抗很大，限制了用户的用电，使限电器工作在限电状态，同时保护了供电线路。限电器一但工作后，电路中的二极管D6导通，形成了正反馈，保证了电路更加可靠的工作。
4.限电器迅速限电工作电路
电路由D8、R7、C4组成，当用户使用用电器具不妥，突然使用功率很大的负载(如电炉、电熨斗等)，此时变压器L3的输出电压会随着负载的增加而大幅度增加，此电压经二极管D1~D4全波整流，电容C1滤波后直接加到了D8、R7、C4两端，稳压二极管D8会迅速击穿导通，经R7、C4组成的RC延时后使B点电位迅速升高，经两级反向器后使三极管T2导通，继电器吸合，限电器进入工作状态，实现了速动功能。改变R7、C4的数值可改变速动延迟时间。
5.限电器进入限电状态后，用户只要把所有用电负载全部关断或拆除，用户供电就会自动恢复，使用非常方便。
该限电器结构简单，造价低，安装使用方便。由于此电路能够根据要求设置限制功率，可以预防非人为的突发性功率异常现象，同样适用于普通的居民住宅，广泛应用此类产品可以使我们的日常生活更加安全、节能、高效。
【关键词】限电器；负载功率限制；声光报警
随着国民经济的飞速发展，电力需求日益紧张。在某些场所，如学校宿舍、酒店旅馆等场所要求对单个房间的用电功率进行限制，一旦用户超出限定的负载功率，能有效地对其提出警告或进入限电状态，限电器这类产品便应运而生，得到广泛应用而达到限电节电的目的。
本文介绍的限电器电路设计新颖，控制精度高，限电动作迅速可靠，可保护供电线路以免过热引发火灾事故。当限电器进入限电状态时，用户只要关断所有电器负载，限电器就自动恢复用户供电。该限电器造价低，安装使用方便，节电效果明显。
一 限电器功能简述
根据用户要求，出厂前可以设置被限功率的大小，从几百瓦到几千瓦不等。
具有声光报警功能，用户负载短时超出设计使用功率且超出不大时，限电器指示灯发光，或蜂鸣器发声，提醒用户注意减小负载。若用户在短时内没有减小负载，延迟一段时间后限电器开始进入限电状态；当用户负载超出设计使用功率巨大时，限电器能迅速进入限电状态。
自动复位功能，当用户由于使用用电器具不当而使限电器工作于限电状态时，只要把所有用电器具关闭或移除，限电器会自动复位，恢复向用户供电。
二 限电器工作原理
限电器主要由负载功率检测电路，超负荷报警提示延时工作电路及控制执行电路等组成。原理如图所示，只要把图中限电器的X1、X2串接到用户负载线路中即可。
检测电路工作原理是在用户电路中串入了变压器的绕组L1用于检测负载电流的变化，当L1导线较粗，且匝数相对较少时，相当于接入了一个很小的电感。变压器工作在电流互感器状态，L2和L3为电流互感器的负载线圈。当用电负载增大时，通过线圈L1的电流就会增大，从而引起L3的电压升高，变压器L3的两端为控制电路的供电电压端，同时又是控制电路工作的采样端。通常用户在规定的负载容量内用电，变压器的绕组L1电流小，L3的电压低，限电器中的继电器不工作，继电器触点J1-1端为常闭状态，用户用电不受影响。
2.控制执行电路
控制执行电路主要由变压器、电位器W1及继电器等组成。限电器中变压器的L3两端通过D1~D4组成桥式整流电路，经电容C1滤波后，作为限电器的工作和采样电源。电阻R1和6V稳压管D5组成并联稳压电路，为反相器CD40106提供工作电源Vcc。当用户负载工作在设计功率的最大额定值时，设计变压器参数使限电器的工作和采样电源电压约为12V。
用户用电负载较小时，流过变压器线圈L1的电流小（因变压器线圈L1是和用电负载串联，此时的变压器工作在电流互感器状态），则线圈L3两端的电压就低，限电器的工作和采样电源电压低，不能击穿稳压管D10，则A点电压低，二极管D9导通，B点被钳位在低电平，此时三极管T2的基极因无正向工作电压不导通，继电器常闭触点J1-1仍为闭合状态。限制负载功率的大小是通过设计变压器参数和调整电位器W1数置实现的，电路中电位器W1、R2、R3组成限制功率大小的微调电路。若用户用电负载增大，但仍工作在最大设计功率的额定值以内时，稳压管D10导通，A点电压升高，二极管D9由导通变为截止，钳位电压解除。通过调整W1使得限电器在额定最大负载功率时C点电压在1/2VCC左右，电路处于临界状态，继电器不吸合，此时限电器不工作。用户用电不受影响。
3.超负荷报警提示延时工作电路
电路中R6、C4组成RC延时工作电路，三极管T1、发光二极管D7、蜂鸣器FM 组成声光报警电路。
若负载功率在短时间内高于额定值且高出不多时，C点电压升高，三极管T1导通，电路发出声光报警，提醒用户应尽快减小负载功率。由于电路中有R6、C4组成的RC延时工作电路，B点电压不能迅速升高，三极管T2不导通，继电器暂不吸合，用户照常不断电。通过改变R6、C4的数值可改变延时工作时间。若超过了RC的延时时间用户仍不减小负载，随着电容器C4上的电压升高，使得B点电压升高，三极管T2基极电位升高而导通，继电器吸合，继电器的J1-2闭合，220V的供电电源通过负载全部降到了变压器L1、L2上，由于负载电路中串入的初级L1、L2线圈匝数很多阻抗很大，限制了用户的用电，使限电器工作在限电状态，同时保护了供电线路。限电器一但工作后，电路中的二极管D6导通，形成了正反馈，保证了电路更加可靠的工作。
4.限电器迅速限电工作电路
电路由D8、R7、C4组成，当用户使用用电器具不妥，突然使用功率很大的负载(如电炉、电熨斗等)，此时变压器L3的输出电压会随着负载的增加而大幅度增加，此电压经二极管D1~D4全波整流，电容C1滤波后直接加到了D8、R7、C4两端，稳压二极管D8会迅速击穿导通，经R7、C4组成的RC延时后使B点电位迅速升高，经两级反向器后使三极管T2导通，继电器吸合，限电器进入工作状态，实现了速动功能。改变R7、C4的数值可改变速动延迟时间。
5.限电器进入限电状态后，用户只要把所有用电负载全部关断或拆除，用户供电就会自动恢复，使用非常方便。
该限电器结构简单，造价低，安装使用方便。由于此电路能够根据要求设置限制功率，可以预防非人为的突发性功率异常现象，同样适用于普通的居民住宅，广泛应用此类产品可以使我们的日常生活更加安全、节能、高效。